Siklus Rankine dengan pemanasan ulang

            Dalam siklus ini, dua turbin bekerja secara bergantian. Yang pertama menerima uap dari boiler pada tekanan tinggi. Setelah uap melalui turbin pertama, uap akan masuk ke boiler dan dipanaskan ulang sebelum memasuki turbin kedua, yang bertekanan lebih rendah. Manfaat yang bisa didapatkan diantaranya mencegah uap berkondensasi selama ekspansi yang bisa mengakibatkan kerusakan turbin, dan meningkatkan efisiensi turbin.

Siklus Rankine regeneratif

Konsepnya hampir sama seperti konsep pemanasan ulang. Yang membedakannya adalah uap yang telah melewati turbin kedua dan kondenser akan bercampur dengan sebagian uap yang belum melewati turbin kedua. Pencampuran terjadi dalam tekanan yang sama dan mengakibatkan pencampuran temperatur. Hal ini akan mengefisiensikan pemanasan primer.

Siklus Rankine Organik menggunakan fluida organik seperti n-pentana atau toluene menggantikan air dan uap. Penggunaan kedua jenis fluida tersebut akan mengurangi suplai panas yang dibutuhkan karena rendahnya titik didih dari kedua jenis fluida tersebut sehinggaenergi matahari sudah cukup untuk mengubah fase fluida tersebut. Meski efisiensi Carnot akan berkurang, namun pengumpulan panas yang dilakukan pada temperatur rendah akan mengurangi banyak biaya operasional.

Siklus Rankine sesungguhnya tidak membatasi fluida jenis apa yang digunakan karena pada dasarnya siklus Rankine adalah mesin kalor sehingga efisiensinya dihitung berdasarkan efisiensi Carnot. Konsepnya tidak boleh dipisahkan dengan siklus termodinamika.

Siklus Rankine Ideal Sederhana

Siklus Rankine ideal sederhana terdiri dari :

1.      Boiler sebagai alat pembangkit uap

2.      Turbin uap sebagai alat mengubah uap menjadi kerja

3.      Kondensor sebagai alat pengembun uap

4.      Pompa boiler sebagai alat memompa air ke boiler

Skema siklus Rankine ideal sederhana dapat dilihat pada gambar 5 berikut ini.

Gambar 5 skema siklus Rankine ideal sederhana

Skema pada gambar 5 dapat digambarkan garis kerjanya pada diagram T-s seperti pada gambar 6 berikut ini.

Proses 2 – 3 adalah proses ekspansi isentropis (adiabatis reversibel) yang berlangsung di dalam turbin uap. Pada proses ini terjadi kerja keluar sistem (W_out)

Proses 3 – 4 adalah proses pada tekanan konstan yang berlangsung di dalam kondensor. Pada proses ini kalor keluar dari sistem (pembuang kalor) (Q_out).

Proses 4 – 1 adalah proses penekanan secara isentropis oleh pompa. Pada proses ini kerja masuk ke dalam sistem (W_in).

Pada siklus Rankine ideal sederhana. Air dipompa oleh pompa pengisi boiler ke dalam boiler. Pompa yang bertugas untuk memompakan air ke dalam boiler disebut feed water pump. Pompa ini harus dapat menekan air ke boiler dengan tekanan yang cukup tinggi (sesuai dengan tekanan kerja siklus). Secara ideal pompa bekerja menurut proses isentropis (adiabatis reversibel) dan secara aktual pompa bekerja menurut proses adiabatis irreversibel.

Di dalam boiler, air yang bertekanan tinggi dipanaskan hingga menjadi uap panas lanjut, prosesnya adalah sebagai berikut:

1.      Ekonomiser, air pertama-tama masuk ke ekonomiser. Ekonomier berfungsi sebagai pemanas awal. Sesuai namanya alat ini berfungsi untuk meningkatkan efisiensi boiler dengan cara menggunakan panas sisa gas buang untuk memanaskan awal air yang masuk ke boiler.

2.      Evaporator, dari ekonomiser, air masuk ke drum penampung air di evaporator. Di dalam evaporator air dipanaskan melalui pipa-pipa evaporasi hingga berubah menjadi uap. Uap air yang keluar dari evaporator adalah uap jenuh.

3.      Superheater, selanjutnya uap jenuh dari evaporator masuk ke superheater. Superheater adalah alat penukar kalor yang dirancang khusus untuk memanaskan uap jenuh menjadi uap panas lanjut dengan menggunakan gas panas hasil pembakaran. Uap panas lanjut yang keluar dari superheater siap digunakan untuk memutar turbin uap.

Uap panas lanjut dari boiler kemudian dialirkan ke turbin uap melalui pipa – pipa uap. Di dalam turbin uap , uap panas lanjut diekspansikan dan digunakan untuk memutar rotor turbin uap. Proses ekspansi di dalam turbin uap berlangsung melalui beberapa tahap yaitu :

1. Proses ekspansi awal di dalam turbin tekanan tinggi (roda Curtis)

Uap panas lanjut yang bertekanan tinggi diekspansikan di nosel dan kemudian digunakan untuk memutar roda Curtis. Roda Curtis adalah turbin uap jenis turbin implus. Pada roda Curtis terjadi penurunan tekanan yang signifikan.

2. Proses ekspansi pada turbin tingkat menengah.

Turbin tingkat menengah menggunakan turbin jenis reaksi dan tersusun atas beberapa tingkat turbin.

3. Proses ekspansi tingkat akhir.

Pada tingkat akhir ini uap terus diekspansikan hingga tekanan sangat rendah (biasanya dibawah tekanan atmosfir ) dengan bantuan kondensor.

Putaran poros yang dihasilkan dari proses ekspansi uap panas lanjut di dalam turbin digunakan untuk memutar beban. Beban dapat berupa generator listrik seperti di PLTU atau propeler (baling-baling) untuk menggerak kapal.

Uap tekanan rendah dari turbin uap mengalir ke kondensor. Di dalam kondensor, uap didinginkan dengan media pendingin air hingga berubah fase menjadi air. Kemudian air ditampung di dalam tangki dan dipisahkan dari gas-gas yang tersisa dan siap untuk dipompa ke dalam boiler oleh pompa pengisi boiler. Proses ini terus berlanjut dan berulang membentuk sebuah siklus yang disebut siklus Rankine. Pada siklus Rankine ideal, Ke 4 alat dianggap bekerja pada kondisi Steady flow.

Siklus Pemanasan Ulang Peningkatan efisiensi dapat pula dicapai dengan mempergunakan proses pemanasan ulang. Turbin uap tebagi dua bagian, yaitu bagian Tekanan Tinggi (TT) dan bagian Tekanan Rendah (TR). Uap yang telah dipakai pada taraf pertama meninggalkan bagian TT pada titik 3 dan dialirkan kembali ke boiler untuk pemanasan ulang, kemudian dimasukkan kembali ke turbin pada titik 4 dan dipakai oleh bagian TR turbin uap tersebut. Luas 1-2-3-4-5-6 dari gambar 2.3b yang “mewakili” jumlah energi yang dimanfaatkan, dengan demikian menjadi lebih besar, dan daya guna atau efisiensi termal dari pusat tenaga listrik menjadi lebih besar pula. Untuk mesin-mesin yang lebih besar, pemanasan ulang dapat dilakukan hingga dua kali, dan turbin uap terbagi atas tiga bagian, yaitu bagian Tekanan Tinggi (TT), Tekanan Menengah (TM), dan Tekanan Rendah (TR). Keuntungan dari pemanasan kembali adalah untuk menghindari terjadinya korosi dan pengikisan, peningkatan kualiltas uap, peningkatan efisiensi sudu dan nosel, efisiensi panas, dan daya keluaran. Tetapi biaya yang diperlukan untuk pemanasan kembali lebih besar dibandingkan dengan keuntungan yang didapat dari peningkatan efisiensi panas, disamping itu pemeliharaan menjadi lebih banyak. 

Cara Membuat Nuklir Sederhana

Kata Nuklir merupakan sesuatu yang menyeramkan serta dapat menimbulkan berbagai bencana dahsyat, bayangan ini nampaknya yang sering terbayang ketika menanggapi rencana pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir di berbagai negara dunia khususnya Indonesia. hal ini bisa jadi benar namun semua teknologi pasti mempunyai dampak yang baik maupun buruk tergantung bagaimana dan untuk apa penggunaan teknologi tersebut, senjata nuklir tentu sangat berbahaya karena dapat melenyapkan sebuah Negara atau bahkan planet bumi, namun sebuah pembangkit listrik tenaga nuklir adalah sebuah hal yang sangat membantu untuk melayani energi listrik yang mendukung kegiatan manusia dalam berkarya. melihat dari hal tersebut marilah coba kita lihat sebuah cara membuat nuklir sederhana. Pada reaktor nuklir terjadi pembangkitan panas yang dihasilkan dari reaksi nuklir dengan bahan bakar uranium U-235 perbandinganya adalah 1 kg uranium pada reactor nuklir sama dengan 3000 ton batu bara pada pembangkit listrik tenaga batu bara. jadi apabila melihat dari perbandingan nuklir dengan batu bara ini maka dapat dilihat cara mana yang lebih baik karena pada pembangkit listrik tenaga uap dengan batu bara mungkin tidak terlalu banyak resiko dan membutuhkan teknologi canggih, namun penggunaan batu bara sebenarnya merupakan sebuah pemborosan dan banyak menghasilkan polusi. jadi pada reaktor nuklir yang dimanfaatkan adalah panas yang dihasilkan oleh reaksi nuklir tersebut. pembangkitan panas dapat terjadi dengan berbagai cara yang merupakan hasil uji coba pada aktifitas inti atom.

  

Prinsip kerja pembangkit listrik tenaga Nuklir ( PLTN ) Pada prinsipnya pembuatan listrik tenaga nuklir adalah pemanfaatan reaksi nuklir yang terjadi untuk memanaskan air dalam sebuah gentong sehingga menimbulkan uap, selanjutnya uap tersebut dialirkan melalui pipa-pipa untuk menggerakan turbin-turbin, nah.. turbin tersebut kemudian dihubungkan kepada generator – generator raksasa yang berfungsi untuk mengubah energi gerak mekanik menjadi energi listrik, karena pada dasarnya ada tiga hal yang dapat digunakan untuk membangkitkan energi listrik yaitu air, angin dan uap. sehingga yang menjadi pertanyaan adalah bagaimana cara mendapatkan air, angin dan uap tersebut yang dalam teknologi nuklir ini uap dihasilkan oleh PLTN untuk menghasilkan listrik. Hal inilah yang menjadi alasan bahwa Indonesia adalah negara yang kaya akan nuklir meskipun secara nyata belum membuatnya karena kehadiran nuklir tersebut dapat digantikan oleh gunung berapi atau panas bumi untuk menghasilkan Uap sehingga dapat dihasilkan energi listrik, yang menjadi masalah adalah banyaknya tenaga ahli nuklir Indonesia yang bekerja di luar negeri atau belum mau atau siapnya sumber daya menusia untuk mengolah kekayaan negara tersebut sehingga banyak berdatangan bangsa asing untuk mengolahnya dengan alasan investasi, jadi silahkan belajar cara membuat nuklir sederhana sampai penemuan terbaru untuk kemajuan bangsa.

Intensitas Radiasi, Perumusan Rayleigh dan Jeans

Fisika klasik menyatakan bahwa spektra radiasi benda hitam adalah kontinu, dan mereka aggal menjelaskan radiasi benda hitam. Planck justru mengemukakan gagasan baru yang radikal dan bertenteangan dengan fisika klasik, dengan menyatakan bahwa energy radiasi benda hitam adalah terkuantitasi ( diskret ). Pernyataan radikal inilah yang menandai lahirnya teori kuantum. Karena itu, teori fisiska sebelum tahun 1900 disebut fisika kalsik , sedangkan teori fisika sesudah tahun 1900 disebut fisika modern. Kurva yang didapatkan dari percobaan sebelumnya merupakan hasil yang empiris, yakni diperoleh dan disimpulkan sebagai hasil pengamatan atau percobaan.Pada masa itu para ilmuwan mencoba mencari penjelasan atas kenyataan empiris tersebut.Pada masa tersebut pula dua ilmuwan, yakni Lord Rayleigh (1842-1919) dan Sir James Hopward Jeans (1877-1946) mencoba menggunakan teori kinetik gas dalam fisika klasik untuk mengolah hasil empiris tersebut. Menurut fisika klasik mengenai ekuipartisi energi, energi rata-rata setiap derajat kebebasan pada suhu T adalah ½ kT. Maka energi total untuk setiap getaran gelombang menjadi kT, dengan k adalah tetapan Stefan-Boltzmann. Meskipun mustahil untuk dapat menghitung besarnya kecepatan setiap partikel gas dalam suatu ruang, teori maxwell dapat mengaitkan kecepatan setiap partikel tersebut terhadap banyaknya partikel di dalam suatu kotak dan dijabarkan melalui kurva distribusi Maxwell.Disini Rayleigh-Jeans melihat bahwa kurva yang dijabarkan oleh maxwell serupa dengan hasil yang diperoleh pada intensitas spektrum radiasi kalor Karena sebaran energi kinetik diwakili oleh sebaran kecepatan karena energi kinetik dapat dinyatakan dalam kecepatan.Oleh karena itu mereka beranggapan bahwa ada kemiripan antara sifat panas benda dan radiasi kalor. yang kecil berada dalam wilayah panjang gelombang ultraviolet.l mengecil. Penyimpangan persamaan Rayleigh-Jeans yang sangat jauh ini selanjutnya diberi istilah katastropi ultraviolet karena l mendekati nol. Hal ini sangat menyimpang dari hasil empiris yang menunjukkan bahwa intensitas akan mendekati nol jika l yang mengecil, intensitas akan membesar. Bahkan intensitas akan menuju tak hingga jika l yang besar. Akan tetapi hasil matematis yang didapatkan mereka untuk l mendekati tak hingga maka intensitas akan mendekati nol. Hal ini sesuai dengan hasil empiris untuk l yang membesar, intensitas akan semakin kecil dan jika lBerdasarkan prinsip ekuipartisi energi, persaman matematis yang didapatkan oleh Rayleigh dan Jeans menunjukkan bahwa untuk Hal tersebut disebabkan mereka beranggapan bahwa energi yang dimiliki oleh setiap spektrum gelombang bersifat kotinu. Artinya, energi gelombang dapat memiliki sembarang nilai dalam batas yang ditentukan.Sehingga didapatkan nilai energi yang mungkin dengan jumlah yang tak terhingga.Dan anggapan tersebut menghasilkan suatu fungsi yang mengakibatkan ketidaksesuaian dengan hasil eksperimen pada panjang gelombang pendek.

Teori Langevin dan Teori Brillouin

Perhatikan gambar 3.2.a dan 3.2.b berikut. Gambar 3.2.a menunjukkan lukisan sebuah sistem paramagnetik atau sebuah kristal Mg dengan magnet elementer atau dipol magnetik (μ i) yang arahnya acak tak keruan. Akibatnya apa ? Akibatnya kristal Mg tidak memiliki kemagnetan atau magnetisasi (M). Dengan demikian dapat dituliskan: Gambar 3.2.b melukiskan sebuah kristal Mg yang berada dalam medan magnet luar dengan induksi magnetik B. Akibatnya apa ? Akibatnya, magnet elementer atau dipol magnetik terorientasi searah dengan arah kuat medan magnet luar, sehingga μ ≠ 0 dan = ≠ 0 V M µ .

ANOMALI AIR

Pengertian Anomali Air | Apa itu anomali air? Anomali air adalahpengecualian (anomali) yang dialami air saat didinginkan atau dipanaskan. Pada saat dipanaskan dari 0°C sampai 4°C, air mengalami pengerutan (pengecilan volume) sehingga massa jenisnya meningkat. Keadaan ini berbeda dengan zat cair pada umumnya. Pada saat suhunya berada antara 4°C sampai 100°C, air menampilkan perilaku yang sama dengan zat cair lainnya, yaitu memuai atau terjadi penurunan massa jenis. Selain air, parafin dan bismuth juga menampilkan keadaan yang sama dengan yang ditunjukkan air. Perubahan volume dan massa jenis air saat dipanaskan dapat dilihat pada gambar berikut ini: Sekian uraian tentang Pengertian Anomali Air, semoga bermanfaat.

Syarat-syarat Termometri

Untuk mengukur temperatur suatu benda dapat digunakan zat yang sifat fisisnya (thermometric property-nya) dapat berubah karena perubahan temperatur. Diharapkan perubahan sifat fisis ini semaksimal mungkin dapat menunjukkan perubahan-perubahan temperatur yang sekecil mungkin. Oleh sebab itu, dalam pengukuran temperatur (termometri) dengan menggunakan perubahan sifat fisis suatu zat diperlukan syarat-syarat termometri sebagai berikut. \ 1. Zat yang digunakan, 2. Sifat fisis zat (thermometric property), dan 3. Tingkatan kuantitatif yang menyatakan besar kecilnya temperatur. Ketiga syarat termometri ini saling kait mengait sulit untuk dipisahkan. Sifat fisis tergantung pada zat yang digunakan, sedangkan batas-batas ukuran kuantitatif yang dapat dicapai termometer bergantung kepada zat dan sifat fisis zat yang digunakan. Oleh sebab itu, dalam pembuatan termometer harus diperhatikan ketiga syarat termometri tersebut. Adapun zat yang sering digunakan dalam pengukuran temperatur (termometri) antara lain: 1. zat padat, misalnya: platina dan alumel. 2. zat cair, misalnya: airraksa (raksa) dan alkohol. 3. zat gas, misalnya: udara, zat air, dan zat lemas. Sifat-sifat fisis zat yang sering digunakan dalam pengukuran temperatur (termometri) antara lain: 1. perubahan volume gas. 2. perubahan tekanan gas. 3. perubahan panjang kolom cairan. 4. perubahan harga hambatan listrik atau hambatan jenis. 5. perubahan gaya gerak listrik. 6. perubahan harga kuat arus listrik. 7. perubahan intensitas cahaya karena perubahan temperatur. 8. perubahan warna zat. 9. perubahan panjang dua logam yang berlainan jenisnya. Tingkatan yang menyatakan besar kecilnya temperatur ditunjukkan oleh nilai atau harga temperatur. Penentuan harga ini harus dapat direproduksi, artinya, jika temperatur dari suatu keadaan sudah dinyatakan dalam suatu harga, misalnya 500C, maka setiap kali kita memperoleh harga itu, keadaan sesungguhnya harus tepat sama dengan keadaan semula atau sebaliknya. Dalam pengukuran temperatur ada korespondensi timbal balik antara keadaan temperatur dan angka atau harga temperatur itu serta keajegan penunjukkannya. Untuk ini diperlukan suatu patokan yang tetap. Dengan patokan harga yang tetap, pengertian tentang patokan itu sendiri, dan perkembangan ilmu yang mendasarinya, maka timbul bermacam-macam jenis termometer, timbul berbagai macam derajat temperatur, dan masalah-masalah lainnya yang berkaitan dengan pengukuran temperatur. Oleh sebab itu, akan dibahas tentang jenis-jenis termometer, derajat temperatur, dan skala temperatur.

Siklus Gabungan

Siklus gabungan ialah dimana adanya persamaan antara siklus motor bensin dengan siklus motor diesel di dalam proses pembakaran di dalam silinder ,dapat kita lihat dibawah ini. proses siklus: 0-1 : Pemasukan BB pd P konstan 1-2 : Kompresi Isentropis 2-3a : Pemasukan kalor pd V konstan 3a-3 : Pemasukan Kalor pd P konstan 3-4 : Ekspansi Isentropis 4-1 : Pembuangan kalor pd V konstan 1-0 : Pembuangan gas buang pd P konstan 1. SIKLUS MOTOR BENSIN Siklus Otto merupakan siklus motor bakar yang banyak digunakan untuk motor bakar dengan bahan bakar bensin, ditunjukkan pada gambar 2–12. Ada beberapa proses yang berlangsung pada siklus Otto ini seperti pada gambar diatas yaitu: Proses 0 – 1 yaitu pembukaan katup isap dan pengisapan campuran udara bahan bakar ke dalam silinder. Proses 1 – 2 yaitu proses kompresi yang berlangsung secara isentropic (adiabatic reversible) dimana seluruh katup isap dan katup buang dalam keadaan tertutup. Udara dan bahan bakar dimampatkan, dimana temperature dan tekanan pada tingkat 2 lebih tinggi dari tingkat 1. Proses 2 – 3 yaitu proses pembakaran yang berlangsung secara isovolumetrik (volume konstan). Pada proses ini terjadi pengapian campuran bahan bakar dan udara oleh busi. Kalor dipindahkan ke system yang mengakibatkan peningkatan temperature, tekanan dan entropi. Jumlah perpindahan kalor ke system adalah: Q2-3 = m . cv . (T3 – T2) ……………………………………………………. 2.3. Dimana : m : massa (kg) cv : Kalor spesifik volume konstan (J/kg-mol K) T : Temperatur. Proses 3 – 4 yaitu proses ekspansi yang berlangsung secara isentropic. Dimana gas hasil pembakaran berekspansi secara isentropic dan juga disebut langkah kerja dimana tekanan dan temperature akan menurun. Hingga akhir proses ekspansi, katup isap dan buang tetap tertutup.Karakteristik motor 4 tak : 1. Bahan bakarnya hemat. 2. Gas bekasnya lebih bersih (emisinya rendah). 3. Kontrusinya rumit, karena adanya klep, sehingga harganya mahal dan perawatannya sulit. Karakteristik motor 2 tak : 1. Bahan bakarnya boros. 2. Gas bekasnya kotor (emisinya tinggi). 3. Konstruksinya sederhana, sehingga harganya murah dan perawatannya mudah.